[發明專利]一種集結磁標定物形成團簇的磁性卷曲結構及其應用

在審

• 申請號: 202010155053.6
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111349597A
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 衛榮漢;許雁雅;胡志鑫;趙東陽
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: C12N5/00
• 分類號: C12N5/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 蘇虹

本發明公開了一種集結磁標定物形成團簇的磁性卷曲結構及其應用，所述卷曲結構為一微納尺度下的三維卷曲結構，其包括由長形薄膜構成的卷曲主體和覆于卷曲主體表面的磁性紋路圖案。本發明的磁標定物為細胞時，磁性卷曲結構則作為細胞支架的一種應用，通過以三維磁性卷曲結構所產生的散逸磁場來定位與收集帶有磁性的細胞，讓細胞在磁性紋路圖案上生長；本發明的磁標定物為特定生物分子時，磁性卷曲結構則作為捕捉收集特定生物分子的應用。

技術領域

本發明涉及磁性結構及其應用，特別是涉及一種集結磁標定物形成團簇的磁性卷曲結構及其應用。

背景技術

目前，體外三維細胞培養以常見支架三維培養模型為主，但是采用支架作為三維細胞培養無法控制支架內生長的細胞密度與分布，且需要緩慢而耗時的培養時間。因此有學者提出運用多元的細胞操控技術來輔助三維立體細胞培養，可以系統地控制三維結構上細胞培養的密度與生長分布，且能縮短過多的培養時間。

目前，相關的細胞操控在三維細胞培養方式的研究有很多，如電泳、laser-guided、laser printer、生物化學修飾以及運用高分子材料吸引細胞作圓形化排列的方式等。運用磁力來操控細胞也是一種可能的選項，以往的研究主要是通過外加磁場來吸引、收集、操控定位與分選這些磁性納米顆粒標記的細胞。而由外加磁場形成三維立體細胞的研究則主要分為兩個方向，一個是直接集結磁標的生物細胞，可通過調節外加磁場的大小，探討磁標的人類內皮細胞與老鼠的巨噬細胞受到磁場吸引形成三維細胞團簇的大小和數量，或運用外加磁場方式對磁標的人類子宮頸癌細胞進行團聚，形成多細胞的細胞球；另一個方向是集結生物相容性的磁性材料形成三維細胞培養結構，可通過磁性顆粒結合細胞外基質(ECM)，讓人類神經膠質細胞生長貼附在ECM上，再加以磁場成功制作出懸浮的3D細胞培養支架；或利用外加磁場對表面修飾生物分子的微納米級磁顆粒進行集結，形成懸浮式三維團簇結構，作為人類表皮癌細胞的三維立體培養結構。

上述提到的研究都是通過一個外加強磁場來集結磁性生物樣品，從而形成一個三維立體的細胞培養形態，但是將生物樣品長時間置于強磁場內，尤其是在三維的細胞培養過程中，很容易對生物樣品內造成不預期的物理傷害。因此有學者提出以磁性薄膜所產生的散逸磁場來定位與收集磁細胞，但是大多以二維平面的方式來作控制。

發明內容

發明目的：本發明的目的之一提供一種微納尺度下的三維磁性卷曲結構；本發明的目的之二是提供一種磁性卷曲結構在集結磁標定物形成團簇中的應用，當磁標定物為細胞時，磁性卷曲結構可作為細胞支架的一種應用；當磁標定物為特定生物分子時，磁性卷曲結構可作為捕捉收集的特定生物分子的應用。

技術方案：本發明的集結磁標定物形成團簇的磁性卷曲結構，所述卷曲結構為一微納尺度下的三維卷曲結構，其包括由長形薄膜構成的卷曲主體和覆于卷曲主體表面的磁性紋路圖案。

其中，該集結磁標定物形成團簇的磁性卷曲結構采用硅晶片微納加工技術制作而成，制作方法包括如下步驟：

(1)用鍍膜技術在硅基板上鍍單層或多層卷曲主體的薄膜；

(2)用黃光技術涂布光阻定義磁性紋路圖案；

(3)用鍍膜技術鍍單層或多層的生物相容性磁性薄膜層；

(4)用舉離或剝離方式，移除光阻及沉積在光阻上的磁性薄膜層，獲得磁性紋路圖案；

(5)用黃光及蝕刻技術定義出長形薄膜的矩形外框；

(6)繼續用蝕刻技術蝕刻長形薄膜的矩形外框裸露出的硅基板區域，因長形薄膜材質自身的應力釋放，導致蝕刻分離出的二維長形薄膜發生三維卷曲。制備過程中具體涉及的工藝均為現有技術。

其中，二維長形薄膜發生卷曲的過程，由二維長形薄膜的熱膨脹系數、厚度、摻雜濃度、缺陷濃度控制。